Estoy escribiendo un artículo sobre la radiación de Hawking y descubro que tengo un problema. La explicación "dada" que encuentro en Wikipedia y en otros lugares no es satisfactoria:
"Se puede obtener una visión física del proceso imaginando que la radiación de partículas antipartículas se emite justo más allá del horizonte de sucesos. Esta radiación no proviene directamente del agujero negro en sí, sino que es el resultado de partículas virtuales que son" impulsadas "por la gravitación del agujero negro para convertirse en partículas reales [10] . Como el par partícula-antipartícula fue producido por la energía gravitacional del agujero negro, el escape de una de las partículas disminuye la masa del agujero negro [11]. Una vista alternativa del proceso es que las fluctuaciones de vacío hacen que un par de partículas-antipartículas aparezca cerca del horizonte de eventos de un agujero negro. Uno de los dos cae en el agujero negro mientras el otro escapa. Para preservar la energía total, la partícula que cayó en el agujero negro debe haber tenido una energía negativa ... "
Se basa en partículas virtuales y partículas de energía negativa. Sin embargo, las fluctuaciones del vacío no son lo mismo que las partículas virtuales, que solo existen en las matemáticas del modelo , y sabemos de las partículas de energía negativa. Entonces estoy buscando una mejor explicación. El artículo de Wikpedia también dice esto:
"En otro modelo, el proceso es un efecto de túnel cuántico, mediante el cual se formarán pares partícula-antipartícula a partir del vacío, y uno formará un túnel fuera del horizonte de eventos [10] ".
Sin embargo, eso sugiere que la producción de pares está ocurriendo dentro del horizonte de eventos, lo que parece ignorar la dilatación infinita del tiempo gravitacional, y que uno de ellos a) aparece fuera del horizonte de eventos yb) escapa como radiación de Hawking cuando la producción de pares generalmente implica la creación de Un electrón y un positrón. De nuevo es insatisfactorio. Entonces:
¿Hay una mejor explicación de la radiación de Hawking?
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Respuestas:
Andy Gould propuso una derivación clásica de la radiación de Hawking en un artículo algo oscuro de 1987 . El argumento esencial es que un agujero negro debe tener una entropía finita distinta de cero (de lo contrario, podría violar la segunda ley de la termodinámica con un agujero negro). Además, la entropía del agujero negro debe depender solo de su área (de lo contrario, podría cambiar el área de un agujero negro a través del proceso de Penrose y reducir su entropía y hacer una máquina de movimiento perpetuo). Si un agujero negro tiene una entropía y una masa, entonces tiene una temperatura. Si tiene una temperatura, entonces debe irradiar térmicamente (de lo contrario, podría violar nuevamente la segunda ley de la termodinámica).
Por supuesto, si nos fijamos en la temperatura de radiación de Hawking, hay una constante de Planck allí, por lo que tiene que saber algo sobre la mecánica cuántica, ¿verdad? Pero resulta que en realidad es la termodinámica en general la que conoce la mecánica cuántica, no la relatividad general: la constante de Planck solo es necesaria para mantener las entropías finitas (y, por lo tanto, las temperaturas no son cero). Esto es cierto tanto para los agujeros negros como para los cuerpos negros.
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Hay una buena explicación en esta página web . Un pasaje clave es este:
En particular, continúa diciendo
Así, lo que el observador en el pasado pensó que era un espacio genuinamente vacío sin partículas (no virtuales) o antipartículas, un observador en el futuro lejano podría ver como un espacio con partículas (y antipartículas) perfectamente buenas. Esas partículas son radiación de Hawking.
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